기술명:

광흡수층 내 결함 제어를 위한 CZTS계 박막 태양전지의 광흡수층 제조방법

주관기관: 전남대학교 산학협력단
성명: 청년TLO 박채연

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기술개요

  • 최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고, 그중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있음

  • 효율이 높고 저가로 제조 가능한 갈코겐화물 박막 태양전지 셀에 대한 관심이 증대되고 있으며, 구리-인듐-갈륨-황(이하, CIGS)을 이용한 박막 태양 전지가 차세대 태양전지로 주목을 받고 있으며, CIGS 박막 태양전지는 고효율, 장기간 안정성, 약한 조명하에서 뛰어난 성능 및 방사선 조사에 대한 적절한 저항성을 나타냄

  • 상용화된 CIGS 박막 태양전지는 인듐과 갈륨이 고가이며 희소 금속으로 CdTe는 카드뮴이 유독성이고 페브로스카이트는 중금속인 납을 사용하여 대량 생산 및 보급이 되는데 한계점을 갖고 있고, 이러한 이유로 CIGS계 박막 태양전지의 단점을 보완한 CZTS계 태양전지의 필요성 증대

  • ‘광흡수층 내 결함 제어를 위한 CZTS계 박막 태양전지의 광흡수층 제조방법’기술은 종래 CZTS계 광흡수층 박막 내 결함(defect level)을 줄여주어 충전율(fill factor)과 개방전압(open circuit voltage, Voc)의 개선을 통해 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 제조방법

기존한계점

  • 구리-인듐-갈륨-황(이하, CIGS)을 이용한 박막 태양전지의 상업화를 위해서는 재료의 가격과 부존량의 한계라는 단점 있음. 최근에 국제적으로 In과 Ga의 가격이 높아 CIGS 박막의 제조 비용을 줄이는데 한계가 있고 대량생산이나 대형화에는 적합하지 않은 문제가 있음 

  • 상용화된 CIGS 박막 태양전지는 인듐과 갈륨이 고가이며 희소 금속이며 CdTe는 카드뮴이 유독성이고 페브로스카이트는 중금속인 납을 사용하여 기존의 태양 전지의 대량 생산 및 보급이 되는데 한계점이 있음

  • CZTS계 태양전지는 낮은 효율을 보이는데 주요인으로 CZTS계 태양전지 내 생성되는 결함이 있고, 종래 기술로 형성된 광전지는 층간의 계면 결함이 존재하여 높은 광전변환효율을 얻기 힘든 문제점이 있음

기술우수성

  • 구리-인듐-갈륨-황(이하, CIGS)을 이용한 박막 태양전지의 상업화를 위해서는 재료의 가격과 부존량의 한계라는 단점을 보완하여 구리-아연-주석-황(또는 셀레늄)(이하, CZTS)가 저가의 물질을 이용하면서 높은 광흡수 계수로 인해 얇은 박막의 태양전지 셀 제조 가능

  • 무독성이라는 이점과 CIGS계 태양전지에 비해 대량생산이 가능하여 다양한 산업분야에 적용될 수 있다는 것이 장점이고, 기존의 태양전지와 달리 CZTS계 박막 태양전지는 저비용·친환경 소재라는 점이 가장 큰 특징

응용분야

  • 적용 가능 산업군

– 가볍고 flexible 기판으로 제조가 가능하기 때문에 웨어러블, 건물, 자동차 등 다양한 분야에 응용

  • 예상 수요 산업군2

– 미끄러운 창문, 울퉁불퉁한 지붕 위에 설치 및 건축물 일체형, 또는 부착형 태양광으로 적용 될 수 있음

 

지식재산권현황

  • 광흡수층 내 결함 제어를 위한 CZTS계 박막 태양전지의 광흡수층 제조방법(10-2167637-0000)

기술문의처

  • 전남대학교 산학협력단 정회근 주임 / 062-530-5124 / hkjung@jnu.ac.kr